Thứ Tư, 25 tháng 3, 2015
Ethernet: Xu hướng tất yếu trong mạng công nghiệp ?
Nhiều chuẩn mạng công nghiệp cùng tồn tại trong một nhà máy là tình trạng phổ biến hiện nay. Điều này gây nhiều bất tiện trong việc thiết kế, vận hành và tích hợp hệ thống. Với những cải tiến kỹ thuật nhiều năm trở lại đây, Ethernet ngày càng tham gia nhiều hơn vào mạng công nghiệp. Và có lẽ trong một tương lai không xa, mạng công nghiệp cũng sẽ chỉ còn là Ethernet.
Nhiều chuẩn mạng công nghiệp cùng tồn tại trong một nhà máy là tình trạng phổ biến hiện nay. Điều này gây nhiều bất tiện trong việc thiết kế, vận hành và tích hợp hệ thống. Với những cải tiến kỹ thuật nhiều năm trở lại đây, Ethernet ngày càng tham gia nhiều hơn vào mạng công nghiệp. Và có lẽ trong một tương lai không xa, mạng công nghiệp cũng sẽ chỉ còn là Ethernet.
Ethernet ngày càng trở nên phổ biến trong công nghiệp bởi tính ưu
việt của nó. Tốc độ cao, chuẩn hóa, cấu hình đơn giản và tích hợp toàn
diện giữa lớp điều khiển và lớp thông tin trong toàn hệ thống là những
ưu điểm của Ethernet mà các loại mạng công nghiệp trước đó khó có thể so
sánh được. Do đó, Ethernet đang dần thay thế các chuẩn mạng công nghiệp
khác trong các nhà máy hiện đại ngày nay.
Trong Ethernet, một trong các thiết bị phổ biến và quan trọng nhất chính là Switch. Các sản phẩm Switch trên thị trường rất đa dạng và do đó khiển không ít người bối rối khi lựa chọn Switch cho hệ thống điều khiển của mình. Bài viết này sẽ chia sẻ 5 bước đơn giản để lựa chọn Switch Ethernet công nghiệp
1- Tiêu chuẩn về môi trường công nghiệp
Switch được lựa chọn phải phù hợp với môi trường mà nó sẽ được lắp đặt trong nhà máy. Trong tài liệu kĩ thuật của Switch công nghiệp thường mô tả kĩ các thông số kĩ thuật về môi trường mà Switch có thể đáp ứng như nhiệt độ, độ ẩm, sốc, rung và nhiễu điện từ. Các thông số này sẽ ảnh hưởng đến độ bền và tuổi thọ của Switch. Khác với các thiết bị văn phòng hay dân dụng, các thiết bị điều khiển tự động trong công nghiệp thường yêu cầu phải hoạt động trong khoảng 10 – 15 năm với cường độ cao do đó yếu tố môi trường làm việc của Switch là rất quan trọng.
Ngoài ra, nguồn điện cho Switch cũng rất quan trọng. Các Switch công nghiệp cần có 2 đầu vào cấp nguồn độc lập để đảm bảo không bị gián đoạn kết nối khi nguồn điện bị sự cố. Bên cạnh đó, các tính năng như có thẻ nhớ SD để sao lưu cấu hình, khôi phục cấu hình cũ khi thay Switch mới… cũng cần được cân nhắc.
2- Vai trò của Switch trong mạng
Cần xác định Switch định mua sẽ lắp đặt ở đâu và đóng vai trò gì trong kiến trúc mạng của bạn. Trong mạng Ethernet thông dụng, sẽ có các loại Switch sau (trong mỗi loại cũng sẽ chia nhỏ hơn nữa, tùy vào nhu cầu cụ thể bạn có thể tìm hiểu lựa chọn).
Backbone Switch: Các Switch này sẽ phải chuyển tải thông tin với băng thông rất lớn (thông thường là 10G) giữa các khu vực xa (nhà máy – nhà máy). Switch này thường nằm ở lớp thông tin phía trên và do IT quyết định.
Distribution Switch: Switch này sẽ là lớp kế tiếp, nhằm mục đích chia nhỏ mạng thành nhiều khu vực khác nhau (ví dụ trong một nhà máy chi thành nhiều khu vực, nhiều xưởng….) nhằm tăng cường hiệu quả quản lý, bảo mật. Ở đây sẽ có các nhu cầu như VLAN, VLAN Trunking, định tuyến, bảo mật…. Các Swich này sẽ kết nối đến Backbone với đường truyền 1G và đến Edge Switch với đường truyền 1G hoặc 100M. Switch ở đây có thể lựa chọn là Switch Layer 3 hoặc Router.
Edge Switch: Các Switch thông dụng và thường thấy nhất là loại này (ví dụ như một vài PLC kết nối đến 1 Edge Switch trong tủ điện). Các thiết bị mạng đầu cuối (PLC, HMI, Remote IO…) sẽ nối đến Edge Switch. Edge Switch sẽ kết nối đến Switch layer 3 ở lớp trên.
3- Tốc độ
Hầu hết các Switch bây giờ đều hỗ trợ 100M và 1G hoặc đến 10G. Tuy nhiên giá cả cũng sẽ theo đó mà khác nhau. Khi xác định rõ vai trò của Switch, bạn sẽ biết mình cần tốc độ nào và ở đâu. Thông thường các Edge Switch thì tốc độ 100M là đủ. Nhưng khi nối nhiều Edge Switch và kết nối đến Switch lớp Distribution thì cần tốc độ 1G. Việc thiết kế kiến trúc mạng cũng rất quan trọng để tránh những nút cổ chai.
4- Managed hay Unmanaged
Unmanaged Switch thường thấy ở các Edge Switch. Ưu điểm là giá rẻ hơn nhiều so với Managed Switch có cùng số cổng. Tuy nhiên hạn chế của nó là khả năng cho phép cấu hình, giám sát trạng thái từ xa và khắc phục sự cố khi mạng xảy ra lỗi. Unmanaged Switch chỉ nên sử dụng cho các máy đơn lẻ không kết nối đến các Switch khác hoặc nối nhiều Unmanaged Switch thành một mạng… Trong mọi trường hợp, Managed Switch là lựa chọn tối ưu về mặt kĩ thuật.
5- Cáp và Connector
Cáp và Connector đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng tín hiệu trên đường truyền. Do đó, việc lựa chọn đúng Cáp và Connector là rất quan trọng (nhưng thường bị xem nhẹ).
Xem thêm bài:
Các tính năng khác của Switch
Với 5 bước cơ bản trên đủ để lựa chọn được Switch đúng yêu cầu. Ngoài ra, còn thêm những tính năng khác cũng ảnh hưởng đến hệ thống mạng khi sử dụng và cần lưu ý:
Trong Ethernet, một trong các thiết bị phổ biến và quan trọng nhất chính là Switch. Các sản phẩm Switch trên thị trường rất đa dạng và do đó khiển không ít người bối rối khi lựa chọn Switch cho hệ thống điều khiển của mình. Bài viết này sẽ chia sẻ 5 bước đơn giản để lựa chọn Switch Ethernet công nghiệp
1- Tiêu chuẩn về môi trường công nghiệp
Switch được lựa chọn phải phù hợp với môi trường mà nó sẽ được lắp đặt trong nhà máy. Trong tài liệu kĩ thuật của Switch công nghiệp thường mô tả kĩ các thông số kĩ thuật về môi trường mà Switch có thể đáp ứng như nhiệt độ, độ ẩm, sốc, rung và nhiễu điện từ. Các thông số này sẽ ảnh hưởng đến độ bền và tuổi thọ của Switch. Khác với các thiết bị văn phòng hay dân dụng, các thiết bị điều khiển tự động trong công nghiệp thường yêu cầu phải hoạt động trong khoảng 10 – 15 năm với cường độ cao do đó yếu tố môi trường làm việc của Switch là rất quan trọng.
Ngoài ra, nguồn điện cho Switch cũng rất quan trọng. Các Switch công nghiệp cần có 2 đầu vào cấp nguồn độc lập để đảm bảo không bị gián đoạn kết nối khi nguồn điện bị sự cố. Bên cạnh đó, các tính năng như có thẻ nhớ SD để sao lưu cấu hình, khôi phục cấu hình cũ khi thay Switch mới… cũng cần được cân nhắc.
2- Vai trò của Switch trong mạng
Cần xác định Switch định mua sẽ lắp đặt ở đâu và đóng vai trò gì trong kiến trúc mạng của bạn. Trong mạng Ethernet thông dụng, sẽ có các loại Switch sau (trong mỗi loại cũng sẽ chia nhỏ hơn nữa, tùy vào nhu cầu cụ thể bạn có thể tìm hiểu lựa chọn).
Backbone Switch: Các Switch này sẽ phải chuyển tải thông tin với băng thông rất lớn (thông thường là 10G) giữa các khu vực xa (nhà máy – nhà máy). Switch này thường nằm ở lớp thông tin phía trên và do IT quyết định.
Distribution Switch: Switch này sẽ là lớp kế tiếp, nhằm mục đích chia nhỏ mạng thành nhiều khu vực khác nhau (ví dụ trong một nhà máy chi thành nhiều khu vực, nhiều xưởng….) nhằm tăng cường hiệu quả quản lý, bảo mật. Ở đây sẽ có các nhu cầu như VLAN, VLAN Trunking, định tuyến, bảo mật…. Các Swich này sẽ kết nối đến Backbone với đường truyền 1G và đến Edge Switch với đường truyền 1G hoặc 100M. Switch ở đây có thể lựa chọn là Switch Layer 3 hoặc Router.
Edge Switch: Các Switch thông dụng và thường thấy nhất là loại này (ví dụ như một vài PLC kết nối đến 1 Edge Switch trong tủ điện). Các thiết bị mạng đầu cuối (PLC, HMI, Remote IO…) sẽ nối đến Edge Switch. Edge Switch sẽ kết nối đến Switch layer 3 ở lớp trên.
3- Tốc độ
Hầu hết các Switch bây giờ đều hỗ trợ 100M và 1G hoặc đến 10G. Tuy nhiên giá cả cũng sẽ theo đó mà khác nhau. Khi xác định rõ vai trò của Switch, bạn sẽ biết mình cần tốc độ nào và ở đâu. Thông thường các Edge Switch thì tốc độ 100M là đủ. Nhưng khi nối nhiều Edge Switch và kết nối đến Switch lớp Distribution thì cần tốc độ 1G. Việc thiết kế kiến trúc mạng cũng rất quan trọng để tránh những nút cổ chai.
4- Managed hay Unmanaged
Unmanaged Switch thường thấy ở các Edge Switch. Ưu điểm là giá rẻ hơn nhiều so với Managed Switch có cùng số cổng. Tuy nhiên hạn chế của nó là khả năng cho phép cấu hình, giám sát trạng thái từ xa và khắc phục sự cố khi mạng xảy ra lỗi. Unmanaged Switch chỉ nên sử dụng cho các máy đơn lẻ không kết nối đến các Switch khác hoặc nối nhiều Unmanaged Switch thành một mạng… Trong mọi trường hợp, Managed Switch là lựa chọn tối ưu về mặt kĩ thuật.
5- Cáp và Connector
Cáp và Connector đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng tín hiệu trên đường truyền. Do đó, việc lựa chọn đúng Cáp và Connector là rất quan trọng (nhưng thường bị xem nhẹ).
Xem thêm bài:
Các tính năng khác của Switch
Với 5 bước cơ bản trên đủ để lựa chọn được Switch đúng yêu cầu. Ngoài ra, còn thêm những tính năng khác cũng ảnh hưởng đến hệ thống mạng khi sử dụng và cần lưu ý:
- Power over Ethernet (PoE): Một số thiết bị yêu cầu tính năng này ví dụ như các Accesspoint đặt ngoài trời, yêu cầu cấp nguồn qua cổng Ethernet thay vì sử dụng nguồn riêng. Do đó nếu trọng các thiết bị mạng có yêu cầu này bạn phải lựa chọn Switch có hỗ trợ PoE
- Redundancy: Trong một số hệ thống yêu cầu dự phòng sự cố mạng, yêu cầu phải sử dụng Switch có hỗ trợ Redundancy.
- Bảo mật
- IEEE-1588/Precision Time Protocol
Studio 5000: Cấu hình bảo mật cho Controllogix và CompactLogix
Cấu
hình bảo mật là phần rất quan trọng trong các bước tạo ra một hệ thống.
Nó sẽ giúp chúng ta tránh được việc sao chép chương trình trái phép hay
Download hoặc Upload chương trình xuống PLC mà chưa được sự cho phép.
Bài viết này sẽ trình bày các bước để cấu hình bảo mật :
[Logix] Bài 0: Hướng dẫn sử dụng Rslogix 5000
Trong loạt bài sau đây, tôi sẽ giới thiệu cách sử dụng phần mềm Rslogix 5000 để lập trình cho các PAC (Programmable Automation Controller) như Compactlogix và Controllogix. Nội dung chủ yếu dành cho người mới bắt đầu làm quen với các Controller của Rockwell Automation. Các bài viết sẽ chia theo các chủ đề nhỏ, cuối mỗi bài sẽ ghi chú kèm theo tài liệu tham khảo. Để tìm hiểu kĩ hơn, các bạn nên xem thêm các tài liệu đề nghị.
Các bài viết sẽ cập nhật Link tại đây để dễ tra cứu.
Bài 1: Giới thiệu về Rslogix 5000, các công cụ phần mềm cơ bản cần sử dụng
Bài 2: Giới thiệu phần cứng Controllogix
Bài 3: Giới thiệu phần cứng Compactlogix
Bài 4: Cài đặt Rslogix 5000
Bài 5: Rslinx Classic dùng để làm gì ?
Bài 6: Upgrade Firmware Controllogix/Compactlogix Controller
Bài 7: Tạo một chương trình mới với Rslogix 5000
Bài 8: Sử dụng User Defined Data Type
Bài 9: Viết chương trình Ladder với Rslogix 5000
Bài 10: Download/Upload và chỉnh sửa Online
Bài 11: Mô phỏng chương trình Rslogix 5000 với RsEmulate 5000
Bài 12: Cấu hình I/O (Remote I/O)
Bài 13: Sử dụng Add On Instruction (AOI)
Bài 14: Trao đổi dữ liệu giữa các Controller (Controllogix/Compactlogix)
Bài 15: Tích hợp điều khiển biến tần PowerFlex với Controllogix/Compactlogix qua Ethernet/IP
Bài 16: Cấu hình Redundancy cho Controllogix
Bài 17: Các nguồn tài liệu tham khảo (bài cuối)
Trong loạt bài sau đây, tôi sẽ giới thiệu cách sử dụng phần mềm Rslogix 5000 để lập trình cho các PAC (Programmable Automation Controller) như Compactlogix và Controllogix. Nội dung chủ yếu dành cho người mới bắt đầu làm quen với các Controller của Rockwell Automation. Các bài viết sẽ chia theo các chủ đề nhỏ, cuối mỗi bài sẽ ghi chú kèm theo tài liệu tham khảo. Để tìm hiểu kĩ hơn, các bạn nên xem thêm các tài liệu đề nghị.
Các bài viết sẽ cập nhật Link tại đây để dễ tra cứu.
Bài 1: Giới thiệu về Rslogix 5000, các công cụ phần mềm cơ bản cần sử dụng
Bài 2: Giới thiệu phần cứng Controllogix
Bài 3: Giới thiệu phần cứng Compactlogix
Bài 4: Cài đặt Rslogix 5000
Bài 5: Rslinx Classic dùng để làm gì ?
Bài 6: Upgrade Firmware Controllogix/Compactlogix Controller
Bài 7: Tạo một chương trình mới với Rslogix 5000
Bài 8: Sử dụng User Defined Data Type
Bài 9: Viết chương trình Ladder với Rslogix 5000
Bài 10: Download/Upload và chỉnh sửa Online
Bài 11: Mô phỏng chương trình Rslogix 5000 với RsEmulate 5000
Bài 12: Cấu hình I/O (Remote I/O)
Bài 13: Sử dụng Add On Instruction (AOI)
Bài 14: Trao đổi dữ liệu giữa các Controller (Controllogix/Compactlogix)
Bài 15: Tích hợp điều khiển biến tần PowerFlex với Controllogix/Compactlogix qua Ethernet/IP
Bài 16: Cấu hình Redundancy cho Controllogix
Bài 17: Các nguồn tài liệu tham khảo (bài cuối)
Mạng Ethernet công nghiệp đã và đang có những bước phát triển nhanh chóng, sẽ dần thay thế các mạng công nghiệp truyền thống khác. Các nhà máy sản xuất công nghiệp cũng nhận thấy những lợi ích của Ethernet công nghiệp trong việc nâng cao hiệu quả sản xuất,đơn giản hóa quản lý và tích hợp thông tin giữa sản xuất và quản lý dễ dàng. Tuy nhiên Ethernet trong công nghiệp có những khác biệt so với Ethernet dân dụng, văn phòng. Người kỹ sư điều khiển cần trang bị những kiến thức, hiểu biết cơ bản về Ethernet công nghiệp để có thể triển khai thành công. Đó là cáp, chất lượng tín hiệu, Switch, vòng nối đất và lưu lượng (traffic)
Cáp EthernetNhư những chuẩn mạng công nghiệp khác, cáp Ethernet đóng vai trò quan trọng cho chất
lượng
tín hiệu và đường truyền. Khác với môi trường ở văn phòng hay ở gia
đình, môi trường công nghiệp là nơi có nhiều tín hiệu nhiễu điện từ,
điều kiện khắc nghiệt về nhiệt độ, độ ẩm, bụi bẩn và hóa chất.Do đó,
việc chọn lựa cáp tín hiệu phù hợp góp phần quan trọng trong triển khai
và vận hành hệ thống mạng.
Vậy chọn loại cáp nào là phù hợp ?. Đối với môi trường như ở văn phòng thì có thể sử dụng cáp CAT5e (phổ biến hiện nay) với tốc độ truyền 100MB. Để sử dụng trong môi trường công nghiệp, theo tiêu chuẩn ANSI/TIA-1005 khuyến cao sử dụng cáp CAT6 hoặc hơn. Cáp CAT6 cho phép tốc độ truyền đạt đến 1GB ở khoảng cách 100m và 10GB ở khoảng cách 55m.
So với cáp CAT5 và CAT5e, CAT6 ít chịu ảnh hưởng bởi nhiễu điện từ và nhiễu xuyên âm . Ngoài ra cáp CAT6 cũng được chế tạo về mặt vật lý phù hợp hơn với môi trường công nghiệp.Tuy nhiên, khi lắp đặt cáp CAT6 cần lưu ý là các đầu nối RJ45, các Jack cũng phải đạt tiêu chuẩn CAT6 thì CAT6 mới có ý nghĩa.
Cáp bọc giáp (Shielded Cable), Cáp không bọc giáp (Unshielded Cable) và vòng nối đất (ground loops)
Việc lựa chọn cáp có bọc giáp hay không cũng là vấn đề đáng quan tâm. Nhưng dù có bọc giáp hay không thì việc lắp đặt đúng quy cách mới là quan trọng. Việc lắp đặt cáp có bọc giáp không đúng còn gây ra nhiều vấn đề hơn là không bọc giáp.Cáp có bọc giáp sử dụng tốt hơn cho môi trường nhiễu cao.
Vấn đề quan trọng nhất đối với cáp bọc giáp là phải đấu nối đất đúng cách. Để nối đất cho cáp có bọc giáp, ta chỉ cần nối đất một đầu cáp. Việc nối đất nhiều điểm trên đường truyền có thể tạo thành những vòng nối đất, gây ra chênh lệnh điện áp giữa các điểm, dẫn đến tạo ra nhiễu nhiều hơn trên chính sợi cáp.
Nếu đường mạng Ethernet phải đi ngang qua đường điện động lực, tốt nhất nên đi vuông góc. Khoảng cách song song tối thiểu giữa đường mạng Ethernet và đường điện động lực nên từ 20-30cm. nếu điện áp cao thì khoảng cách phải xa hơn.
Nhìn chung, phải tránh đi cáp Ethernet xa các nguồn gây nhiễu. Các nguồn gây nhiêu bao gồm động cơ điện, các bộ điều khiển động cơ, thiết bị đóng cắt,… Trong tủ điện, nên tách biệt đường cáp Ethernet riêng, khỏi các cáp động lực và điều khiển.
Switch
Switch là thiết bị mạng quan trọng trong hệ thống mạng Ethernet, được sử dụng để kết nối
các thiết bị đầu cuối trong mạng.
Trong mạng Ethernet công nghiệp, có ba phương thức truyền thông: Unicast, Multicast và Broadcast. Unicast là truyền thông điểm – điểm, gói tin được gửi chỉ giữa 2 thiết bị với nhau. Multicast là phương thức truyền thông giữa một thiết bị với một nhóm thiết bị trong mạng. Và Broadcast là phương thức truyền thông giữa một thiết bị trong mạng với tất cả các thiết bị còn lại trong cùng lớp mạng.
Trong đó Multicast và Broadcast cần được quan tâm nhiều nhất. Nếu lượng Broadcast, Multicast không được kiểm soát tốt có thể là nguyên nhân làm chậm mạng, quả tải cho hệ thống mạng. Do đó cần hạn chế mức độ Broadcast, Multicast trong mạng ở mức dưới 100 Broadcast/giây đối với mạng tốc độ 100MB.
Switch được chia thành 2 loại: Managed Switch và Unmanaged Switch. Theo nguyên lý hoạt động, một khi Switch đã xây dựng được bảng địa chỉ MAC, cách xử lý gói tin Unicast và Broadcast của Managed Switch và Unmanaged Switch đều giống nhau. Một trong những điểm khác biệt giữa hai loại Switch này chính là cách xử lý gói tin Multicast trong mạng.
Phương thức truyền thông Multicast được sử dụng nhiều ở lớp điều khiển ở các thiết bị thông minh như các PAC, Flowmeter thế hệ mới, biến tần,…, các thiết bị sử dụng công nghệ Producer/Consumer để chia sẻ dữ liệu (các PAC). Vấn đề chính với Multicast ở đây là lưu lượng truyền thông sẽ tăng cao trong mạng tỷ lệ thuận với số lượng thiết bị trong mạng gây quá tải cho hệ thống mạng.
Managed Switch có tính năng quan trọng đó là IGMP (Internet Group Management Protocol) Snooping. Khi được kích hoạt IGMP Snooping, Switch sẽ xác định các thiết bị thuộc các nhóm Multicast. Sử dụng thông tin này, kết hợp với bảng địa chỉ MAC, Switch sẽ chỉ chuyển các gói tin Multicast đến các nhóm cổng tương ứng với nhóm Multicast thay vì chuyển thành gói tin Broadcast và gửi ra tất cả các cổng. Ngược lại, Unmanaged Switch chỉ có các tính năng cơ bản, không hỗ trợ các tính năng như IGMP. Do đó khi gói tin Multicast đến Unmanaged Switch, nó sẽ xem như là gói tin Broadcast và gửi ra tất cả các cổng của Switch. Do đó, nếu trong mạng sử dụng công nghệ Producer/Consumer hoặc có phương thức truyền thông Multicast thì nhất thiết phải sử dụng Managed Switch.
Trong nhiều trường hợp Unmanaged Switch vẫn có thể được sử dụng cho các cấu hình mạng không có Multicast, hoặc các mạng nhỏ, độc lập và đơn giản. Hoặc ta có thể kết hợp cả 2 loại Switch này trong cùng một hệ thống mạng. Theo đó, một nhóm thiết bị đầu cuối sẽ nối đến Unmanaged Switch. Sau đó các Unmanaged Switch này sẽ nối đến một hoặc nhiều Managed Switch.
Nhìn chung, với mạng Ethernet công nghiệp, Managed Switch là lựa chọn tốt hơn nhiều so với Unmanaged Switch. Không chỉ tốt hơn cho hiệu suất mạng mà còn cho cả việc vận hành, bảo trì và khắc phục sự cố sau này.
Port Mirroring và khắc phục sự cố mạng
Ngoài tính năng IGMP, Managed Switch còn có nhiều tính năng quan trọng khác như có thể lưu trữ lịch sử lỗi của Switch, cho phép kiểm soát tốc độ trên từng cổng, cài đặt bảo mật cho từng cổng và khả năng ánh xạ cổng mạng (Port Mirroring).
Tính năng ánh xạ cổng cho phép người quản trị theo dõi các gói tin được truyền qua các cổng của Switch bằng cách ánh xạ cổng đó sang một cổng khác để theo dõi, thông qua các phần mềm hỗ trợ. Chẳng hạn như khi mạng bị sự cố, người kĩ sư bảo trì sử dụng máy tính của mình, cắm cáp Ethernet nối máy tính vào một cổng mạng trên Switch và ánh xạ dữ liệu đang truyền trên cổng cần kiểm tra sang cổng này. Sử dụng phần mềm trên máy tính dễ dàng theo dõi xem lưu lượng Multicast, Broadcast đi qua cổng cần kiểm tra từ đó xác định các nguyên nhân sự cố.
Khi nói đến sự cố trên mạng Ethernet, thiết bị cần kiểm tra đầu tiên thường là Switch. Mặc dù về mặt vật lý, đáp ứng của Switch nhanh hơn từ 5 đến 10 lần đáp ứng của các thiết bị đầu cuối. Do đó phần cứng Switch ít khi gây ra vấn đề mạng. Phần lớn nguyên nhân gây các sự cố làm chậm mạng, rớt mạng là do truyền thông Multicast hoặc Broadcast quá nhiều khiến thiết bị mạng bị quá tải. Cho nên để tối ưu hiệu suất mạng cần kiểm soát tốt Multicast và Broadcast trong mạng.
Các công cụ hỗ trợ vận hành và bảo trì
Khi hệ thống mạng đã được lắp đặt và đi vào hoạt động, công việc tiếp theo là cần kiểm soát, vận hành và bảo trì hệ thống mạng. Có nhiều phần mềm hỗ trợ người quản trị mạng, kĩ sư bảo trì mạng ở nhiều cấp độ khác nhau. Ở mức thấp, có thể sử dụng phần mềm WireShark (còn gọi là Ethereal), là một phần mềm mã nguồn mở phổ biến để kiểm tra mạng. Nó cho phép xem được chi tiết các gói tin gửi đi và đến trong mạng, từ đó người dùng có thể dễ dàng xác định các lưu lượng truyền thông Multicast, Broadcast trong mạng.
Ngoài ra, còn có nhiều công cụ của các hãng như HP Network Management, SolarWinds, Cisco Network Assistant,… có thể hỗ trợ đắc lực cho việc hỗ trợ vận hành và bảo trì mạng.
Kết nối với hệ thống mạng IT
Hệ thống mạng Ethernet công nghiệp trong các ứng dụng điều khiển có thể chia thành 3 dạng: Hệ thống độc lập cỡ nhỏ, hệ thống độc lập tổng quát và hệ thống lớn tích hợp toàn diện với hệ thống mạng IT. Tùy quy mô mạng người thiết kế sẽ tính toán lựa chọn các kiến trúc mạng phù hợp. Nhưng dù ở quy mô nào ta vẫn phải giải quyết các vấn đề đã được đề cập ở trên. Bên cạnh đó, đối với hệ thống mạng phức tạp, ngoài việc phải quản lý tốt Broadcast và Multicast, cần phải quan tâm đến các vấn đề như bảo mật, độ tin cậy vàdự phòng sự cố cho hệ thống mạng,… để nâng cao hiệu suất của toàn bộ hệ thống mạng trong doanh nghiệp.
Nguồn: JAP.VN
Cáp EthernetNhư những chuẩn mạng công nghiệp khác, cáp Ethernet đóng vai trò quan trọng cho chất
lượng
tín hiệu và đường truyền. Khác với môi trường ở văn phòng hay ở gia
đình, môi trường công nghiệp là nơi có nhiều tín hiệu nhiễu điện từ,
điều kiện khắc nghiệt về nhiệt độ, độ ẩm, bụi bẩn và hóa chất.Do đó,
việc chọn lựa cáp tín hiệu phù hợp góp phần quan trọng trong triển khai
và vận hành hệ thống mạng.Vậy chọn loại cáp nào là phù hợp ?. Đối với môi trường như ở văn phòng thì có thể sử dụng cáp CAT5e (phổ biến hiện nay) với tốc độ truyền 100MB. Để sử dụng trong môi trường công nghiệp, theo tiêu chuẩn ANSI/TIA-1005 khuyến cao sử dụng cáp CAT6 hoặc hơn. Cáp CAT6 cho phép tốc độ truyền đạt đến 1GB ở khoảng cách 100m và 10GB ở khoảng cách 55m.
So với cáp CAT5 và CAT5e, CAT6 ít chịu ảnh hưởng bởi nhiễu điện từ và nhiễu xuyên âm . Ngoài ra cáp CAT6 cũng được chế tạo về mặt vật lý phù hợp hơn với môi trường công nghiệp.Tuy nhiên, khi lắp đặt cáp CAT6 cần lưu ý là các đầu nối RJ45, các Jack cũng phải đạt tiêu chuẩn CAT6 thì CAT6 mới có ý nghĩa.
Cáp bọc giáp (Shielded Cable), Cáp không bọc giáp (Unshielded Cable) và vòng nối đất (ground loops)
Việc lựa chọn cáp có bọc giáp hay không cũng là vấn đề đáng quan tâm. Nhưng dù có bọc giáp hay không thì việc lắp đặt đúng quy cách mới là quan trọng. Việc lắp đặt cáp có bọc giáp không đúng còn gây ra nhiều vấn đề hơn là không bọc giáp.Cáp có bọc giáp sử dụng tốt hơn cho môi trường nhiễu cao.
Vấn đề quan trọng nhất đối với cáp bọc giáp là phải đấu nối đất đúng cách. Để nối đất cho cáp có bọc giáp, ta chỉ cần nối đất một đầu cáp. Việc nối đất nhiều điểm trên đường truyền có thể tạo thành những vòng nối đất, gây ra chênh lệnh điện áp giữa các điểm, dẫn đến tạo ra nhiễu nhiều hơn trên chính sợi cáp.
Nếu đường mạng Ethernet phải đi ngang qua đường điện động lực, tốt nhất nên đi vuông góc. Khoảng cách song song tối thiểu giữa đường mạng Ethernet và đường điện động lực nên từ 20-30cm. nếu điện áp cao thì khoảng cách phải xa hơn.
Nhìn chung, phải tránh đi cáp Ethernet xa các nguồn gây nhiễu. Các nguồn gây nhiêu bao gồm động cơ điện, các bộ điều khiển động cơ, thiết bị đóng cắt,… Trong tủ điện, nên tách biệt đường cáp Ethernet riêng, khỏi các cáp động lực và điều khiển.
Switch
Switch là thiết bị mạng quan trọng trong hệ thống mạng Ethernet, được sử dụng để kết nối
các thiết bị đầu cuối trong mạng.Trong mạng Ethernet công nghiệp, có ba phương thức truyền thông: Unicast, Multicast và Broadcast. Unicast là truyền thông điểm – điểm, gói tin được gửi chỉ giữa 2 thiết bị với nhau. Multicast là phương thức truyền thông giữa một thiết bị với một nhóm thiết bị trong mạng. Và Broadcast là phương thức truyền thông giữa một thiết bị trong mạng với tất cả các thiết bị còn lại trong cùng lớp mạng.
Trong đó Multicast và Broadcast cần được quan tâm nhiều nhất. Nếu lượng Broadcast, Multicast không được kiểm soát tốt có thể là nguyên nhân làm chậm mạng, quả tải cho hệ thống mạng. Do đó cần hạn chế mức độ Broadcast, Multicast trong mạng ở mức dưới 100 Broadcast/giây đối với mạng tốc độ 100MB.
Switch được chia thành 2 loại: Managed Switch và Unmanaged Switch. Theo nguyên lý hoạt động, một khi Switch đã xây dựng được bảng địa chỉ MAC, cách xử lý gói tin Unicast và Broadcast của Managed Switch và Unmanaged Switch đều giống nhau. Một trong những điểm khác biệt giữa hai loại Switch này chính là cách xử lý gói tin Multicast trong mạng.
Phương thức truyền thông Multicast được sử dụng nhiều ở lớp điều khiển ở các thiết bị thông minh như các PAC, Flowmeter thế hệ mới, biến tần,…, các thiết bị sử dụng công nghệ Producer/Consumer để chia sẻ dữ liệu (các PAC). Vấn đề chính với Multicast ở đây là lưu lượng truyền thông sẽ tăng cao trong mạng tỷ lệ thuận với số lượng thiết bị trong mạng gây quá tải cho hệ thống mạng.
Managed Switch có tính năng quan trọng đó là IGMP (Internet Group Management Protocol) Snooping. Khi được kích hoạt IGMP Snooping, Switch sẽ xác định các thiết bị thuộc các nhóm Multicast. Sử dụng thông tin này, kết hợp với bảng địa chỉ MAC, Switch sẽ chỉ chuyển các gói tin Multicast đến các nhóm cổng tương ứng với nhóm Multicast thay vì chuyển thành gói tin Broadcast và gửi ra tất cả các cổng. Ngược lại, Unmanaged Switch chỉ có các tính năng cơ bản, không hỗ trợ các tính năng như IGMP. Do đó khi gói tin Multicast đến Unmanaged Switch, nó sẽ xem như là gói tin Broadcast và gửi ra tất cả các cổng của Switch. Do đó, nếu trong mạng sử dụng công nghệ Producer/Consumer hoặc có phương thức truyền thông Multicast thì nhất thiết phải sử dụng Managed Switch.
Trong nhiều trường hợp Unmanaged Switch vẫn có thể được sử dụng cho các cấu hình mạng không có Multicast, hoặc các mạng nhỏ, độc lập và đơn giản. Hoặc ta có thể kết hợp cả 2 loại Switch này trong cùng một hệ thống mạng. Theo đó, một nhóm thiết bị đầu cuối sẽ nối đến Unmanaged Switch. Sau đó các Unmanaged Switch này sẽ nối đến một hoặc nhiều Managed Switch.
Nhìn chung, với mạng Ethernet công nghiệp, Managed Switch là lựa chọn tốt hơn nhiều so với Unmanaged Switch. Không chỉ tốt hơn cho hiệu suất mạng mà còn cho cả việc vận hành, bảo trì và khắc phục sự cố sau này.
Port Mirroring và khắc phục sự cố mạng
Ngoài tính năng IGMP, Managed Switch còn có nhiều tính năng quan trọng khác như có thể lưu trữ lịch sử lỗi của Switch, cho phép kiểm soát tốc độ trên từng cổng, cài đặt bảo mật cho từng cổng và khả năng ánh xạ cổng mạng (Port Mirroring).
Tính năng ánh xạ cổng cho phép người quản trị theo dõi các gói tin được truyền qua các cổng của Switch bằng cách ánh xạ cổng đó sang một cổng khác để theo dõi, thông qua các phần mềm hỗ trợ. Chẳng hạn như khi mạng bị sự cố, người kĩ sư bảo trì sử dụng máy tính của mình, cắm cáp Ethernet nối máy tính vào một cổng mạng trên Switch và ánh xạ dữ liệu đang truyền trên cổng cần kiểm tra sang cổng này. Sử dụng phần mềm trên máy tính dễ dàng theo dõi xem lưu lượng Multicast, Broadcast đi qua cổng cần kiểm tra từ đó xác định các nguyên nhân sự cố.
Khi nói đến sự cố trên mạng Ethernet, thiết bị cần kiểm tra đầu tiên thường là Switch. Mặc dù về mặt vật lý, đáp ứng của Switch nhanh hơn từ 5 đến 10 lần đáp ứng của các thiết bị đầu cuối. Do đó phần cứng Switch ít khi gây ra vấn đề mạng. Phần lớn nguyên nhân gây các sự cố làm chậm mạng, rớt mạng là do truyền thông Multicast hoặc Broadcast quá nhiều khiến thiết bị mạng bị quá tải. Cho nên để tối ưu hiệu suất mạng cần kiểm soát tốt Multicast và Broadcast trong mạng.
Các công cụ hỗ trợ vận hành và bảo trì
Khi hệ thống mạng đã được lắp đặt và đi vào hoạt động, công việc tiếp theo là cần kiểm soát, vận hành và bảo trì hệ thống mạng. Có nhiều phần mềm hỗ trợ người quản trị mạng, kĩ sư bảo trì mạng ở nhiều cấp độ khác nhau. Ở mức thấp, có thể sử dụng phần mềm WireShark (còn gọi là Ethereal), là một phần mềm mã nguồn mở phổ biến để kiểm tra mạng. Nó cho phép xem được chi tiết các gói tin gửi đi và đến trong mạng, từ đó người dùng có thể dễ dàng xác định các lưu lượng truyền thông Multicast, Broadcast trong mạng.
Ngoài ra, còn có nhiều công cụ của các hãng như HP Network Management, SolarWinds, Cisco Network Assistant,… có thể hỗ trợ đắc lực cho việc hỗ trợ vận hành và bảo trì mạng.
Kết nối với hệ thống mạng IT
Hệ thống mạng Ethernet công nghiệp trong các ứng dụng điều khiển có thể chia thành 3 dạng: Hệ thống độc lập cỡ nhỏ, hệ thống độc lập tổng quát và hệ thống lớn tích hợp toàn diện với hệ thống mạng IT. Tùy quy mô mạng người thiết kế sẽ tính toán lựa chọn các kiến trúc mạng phù hợp. Nhưng dù ở quy mô nào ta vẫn phải giải quyết các vấn đề đã được đề cập ở trên. Bên cạnh đó, đối với hệ thống mạng phức tạp, ngoài việc phải quản lý tốt Broadcast và Multicast, cần phải quan tâm đến các vấn đề như bảo mật, độ tin cậy vàdự phòng sự cố cho hệ thống mạng,… để nâng cao hiệu suất của toàn bộ hệ thống mạng trong doanh nghiệp.
Nguồn: JAP.VN
Đăng ký:
Bài đăng (Atom)
Popular Posts
-
Khởi động mềm 150-C108NBD , 250-C201NBD đại lý khởi động mềm rockwell , nhà phân phối khởi động mềm rockwell -
[Logix] Bài 11: Mô phỏng chương trình Rslogix 5000 với RsEmulate 5000
-
[Logix] Bài 7: Tạo chương trình mới với Rslogix 5000 (phần 2)
-
[Logix] Bài 1: Giới thiệu về Rslogix 5000, các công cụ phần mềm cơ bản cần sử dụng
-
Mạng Ethernet công nghiệp đã và đang có những bước phát triển nhanh chóng, sẽ dần thay thế các mạng công nghiệp truyền thống khác. Các nhà m...
-
[Logix]Studio 5000 V21: Thế hệ tiếp theo của Rslogix 5000 đã ra mắt
-
Đại lý phân phối Rockwell tại Việt Nam rockwell việt nam, đại lý rockwell, nhà phân phối rockwell , đại lý phân phối rockwell , đại lý ...
-
Module mở rộng 1762-OB8 đại lý 1762-OB8 | nhà phân phối 1762-OW8 | allen bradley 1762-OB8 | rockwell 1763-L16BWA Đại lý 1762-O...
-
Làm gì khi Rslinx Classic không nhận diện được thiết bị ?
